电铸纳米晶镍锰合金的性能研究

对利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流电铸所得到的镍锰合金试片进行了显微硬度的测试及拉伸试验,研究与分析了沉积电流密度对电铸层显微硬度和拉伸性能的影响。结果表明,随沉积电流密度的增大,由于电铸层锰含量升高和晶粒尺寸减小而使电铸镍锰合金的显微硬度和强度升高,延伸率降低。电铸纳米晶镍锰合金具有较高的显微硬度和强度。     

热处理对化学沉积镍磷合金层耐磨性的影响

热处理能显著提高化学沉积镍磷合金层的硬度和耐磨性,在390～400℃热处理1小时,镍磷镀层具有最大硬度值。磷含量对最大硬度值的影响不大;高磷的化学沉积镍磷合金层的耐磨性随加热温度的升高而增加,影响极其显著。为了改善高磷化学沉积镍磷合金层的耐磨性,应在600～700℃热处理1小时,使其显微组织转变为α(Ni)+Ni_3~-P相机械混合物为宜。     

基于硬度-弹性模量实测关系的镀层硬度数值模拟与优化

采用ANSAYS有限元法对材料的硬度进行直接数值模拟,输入参数中无硬度参量。利用纳米显微力学探针技术确定Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和弹性模量之间的定量关系,用材料弹性模量的变化来反应硬度的变化,以镀镍层在受压状态下的应力分布分析为例,实现ANSYS软件对材料硬度的有限元数值模拟,对Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和厚度进行优化设计。结果表明,对于钛合金表面电镀纳米镍工艺,镀镍层硬度不宜超过448HV0.05;当镀镍层的硬度为439HV0.05时,合适的镀镍层厚度为1.5mm左右。     

电铸镍药型罩时脉冲参数对组织与性能的影响

利用脉冲电铸法制备纯镍药型罩,研究脉冲参数对电铸镍微观组织和性能的影响规律。实验采用两种不同的电铸液配方,分别改变脉冲电源的占空比、频率、阴极电流密度,得出电铸镍硬度随电铸参数的变化规律。研究结果表明,在单向脉冲电铸条件下,增大正向电流的占空比能够使得电铸镍的硬度变小。在双向脉冲电铸条件下,连续增加正向电流的占空比可使得电铸镍的硬度先增大后减小。当占空比达到50%左右时,电铸镍的硬度达到最大值;频率增加使得电铸镍的硬度先缓慢增加,当频率增加到4 000 Hz以上时,电铸镍的硬度快速增加。随着阴极电流密度增加电铸镍的硬度会变小。与此同时,利用脉冲电流可以得到晶粒细小,晶粒形态为等轴晶的电铸镍。     

阳极偏置法摩擦辅助硫酸盐电铸铜

为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜,基于铜离子两步还原原理,提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置,在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右,同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中,铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积,然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦,从而改善了辅助摩擦的电沉积过程,避免毛刺的产生,提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法,让铜离子先沉积,再被硬质微珠摩擦,在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层,同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善;当转速为5 r/min时,得到显微硬度为139 HV,抗拉强度为333 MPa的铜电铸层;当采用不溶性阳极时,可进一步增强电铸铜的机械性能,抗拉强度达到460 MPa. 为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜,基于铜离子两步还原原理,提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置,在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右,同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中,铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积,然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦,从而改善了辅助摩擦的电沉积过程,避免毛刺的产生,提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法,让铜离子先沉积,再被硬质微珠摩擦,在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层,同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善;当转速为5 r/min时,得到显微硬度为139 HV,抗拉强度为333 MPa的铜电铸层;当采用不溶性阳极时,可进一步增强电铸铜的机械性能,抗拉强度达到460 MPa.     

电铸镍药型罩经退火处理后组织与性能的变化

在电铸液中加入添加剂可以使电铸镍药型罩的晶粒得到细化,通过适宜的热处理可以达到控制晶粒形状和大小 的目的。对加添加剂的电铸镍药型罩在不同的温度下进行了退火热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜及显微硬度计 对退火热处理前后样品的微观组织及疑微硬度进行了系统的研究。试验结果表明,随着退火温度的升高电铸镍药型罩的 显微硬度明显降低,内部晶粒呈现等轴晶形态。     

NdFeB磁性材料表面化学镀Ni-Cu-P实验研究

为提高Ni-Cu-P合金镀层的耐腐蚀性,采用正交试验法对NdFeB磁体表面化学镀Ni-Cu-P合金的镀液配方和施镀工艺进行优化,获得NdFeB磁体表面化学镀Ni-Cu-P合金的最佳成分配方为:硫酸镍25g/L,硫酸铜0.4g/L,次亚磷酸钠35g/L,络合剂48g/L,缓冲剂50g/L,pH值9。分析镀液pH值和镀液中CuSO4·5H2O浓度对沉积速度和镀层成分的影响。结果表明:随镀液pH值增加,沉积速度提高,镀层中Cu和Ni含量略升高,P含量逐渐降低;随镀液中CuSO4·5H2O浓度的增加,镀层中Cu含量升高,P含量先升高后降低,Ni含量降低。     

电铸液中添加剂含量与电铸镍晶体组织和性能的关系研究

在电铸液中加入添加剂可以使电铸镍的晶粒得到细化,通过控制添加剂的添加量可以达到控制晶粒大小的目的。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对采用含添加剂制备的电铸镍的微观组织和晶粒形貌进行观察,并进行维氏硬度和拉伸试验性能的测试。试验结果表明,随着电铸液中添加剂含量的增加电铸方法制备的金属镍的晶粒得到明显细化,显微硬度增加,抗拉强度和伸长率随着添加剂的增加而增加,达到一定极大值后,随着添加剂的增加而呈现减小趋势。     

Zr含量对6061铝合金铸态组织及力学性能的影响

利用坩埚炉制备不同Zr含量的6061铝合金,研究Zr对合金铸态组织和力学性能影响。结果表明:Zr的加入可细化6061铝合金晶粒,随Zr的增加,合金晶粒度先增加后降低,在Zr的质量分数为0.3%时,晶粒度近似达到6级;Zr对6061铝合金的抗拉强度和硬度有一定影响,随Zr含量的增加,合金的抗拉强度和硬度先提高后降低;当Zr的质量分数为0.3%时,合金的抗拉强度和硬度达到最大值,分别为164 MPa和59.8HB。     

NdFeB磁性材料表面化学镀Ni-Cu-P合金研究

为了提高Ni-Cu-P合金镀层的耐腐蚀性,通过不同的化学镀工艺配方,在NdFeB磁体表面获得6种不同Cu和P含量的Ni-Cu-P三元合金镀层。利用SEM对镀层的微观组织观察与分析表明,镀层表面形貌呈致密胞状结构,Ni、Cu、P元素分布均匀。进一步的衍射分析和硬度测试表明,随镀层中Cu和P元素含量的不同,镀层结构分别由晶态、混晶态和非晶态组成,镀层的硬度随镀层结构从非晶态—混晶态—晶态的转变而增加。     

基于“回”型阴极屏蔽板的平面电铸件厚度分布均匀性研究

为进一步提高大面积平面电铸件厚度分布的均匀性,提出一种改进型电铸工艺——阴极加设“回”字型屏蔽板并做周向等幅平面运动,并对此进行了数值分析与实验研究。研究结果表明：“回”字型屏蔽板结构参数与位置参数对阴极电流密度分布有很大影响,采用改进型电铸工艺能显著改善电铸层厚度的分布特性,基于新工艺制备约为100 μm厚的电铸层（大小70 mm×70 mm） 的厚度差小于8%.     

激光诱导自蔓延Ni-Al合金组织性能及掺杂B的影响

在Ni14.3Al5.7中掺杂原子数分数为1.86%的B,将原始粉末压制成坯。采用不同激光点火功率对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用SEM、XRD及硬度、磨损、耐蚀性测试表征手段,分析研究烧结合金的微观组织结构及宏观性能。结果表明:未添加B,烧结合金物相为Ni3Al、NiAl、Al2O3,合金组织呈网状分布;掺杂B后,烧结产物为Ni3Al、NiAl、Al4B2O9、Al2O3,对产物组织形貌影响较小。当烧结功率为700 W,烧结合金的显微硬度达到381.27HV,维钝电流为0.253 mA/mm2;功率为1 100 W,相对密度达89.3%;功率为900 W,耐磨性最佳,相对质量损失为0.24%。在相同烧结功率下,B提升了烧结合金的相对密度、硬度,但耐磨性、耐蚀性能有所下降。     

腐蚀缺陷对921A钢力学-电化学性能的影响

针对目前舰船腐蚀电场方面的研究没有考虑舰船在服役环境中因应力应变造成腐蚀加剧的问题,基于金属/溶液的力学-电化学耦合模型,推导应力应变条件下腐蚀缺陷深度和缺陷宽度对舰船921A钢壳体及溶液应力分布,腐蚀电位、电流密度以及腐蚀电场影响规律的理论表达式,采用COMSOL Multiphysics软件对耦合模型开展仿真计算。研究结果表明：腐蚀缺陷深度越大或者缺陷宽度越小,腐蚀缺陷处的应力集中越明显;溶液中的电位差随着缺陷深度的增大而增大,金属/溶液界面的腐蚀电位随着缺陷深度的增大而急剧负移,而腐蚀电位随着缺陷宽度的减小小幅负移;缺陷深度对阳极电流密度、阴极电流密度和净电流密度的影响均大于缺陷宽度,缺陷两端点的净电流密度为负;电场模量随着缺陷深度的增大而逐渐增大,随着缺陷宽度的增大而逐渐减小。     

镀液pH值对化学镀Co-Ni-P合金镀层结构的影响

用 PHS- ZC酸度计、TG32 8A电光分析天平、ASM- SX电子探针、H- 80 0透射电镜和Dmax/ RB旋转阳极 X射线衍射仪测定和分析了化学镀 Co- Ni- P合金镀液的 p H值、镀层的沉积速度、成分和结构。结果表明 ,镀液的 p H值对镀层结构影响的实质是改变了镀层的化学成分 ,尤其是磷含量。p H值越低 ,沉积速度越慢 ,镀层的钴含量越低、镍和磷的含量越高 ,越容易形成非晶态镀层。随 p H值升高 ,镀层的晶化趋势越大 ,并向微晶和晶态转化。     

金属镍-碳化硅纳米复合电镀工艺研究

采用复合电镀技术在炭素结构钢板的表面上制备高硬度的Ni-SiC纳米复合镀层,研究镍-碳化硅纳米复合电镀的工艺条件。结果表明,当阴极电流密度为2.56A/dm2,镀液中纳米碳化硅粉的质量浓度为20g/L,镀液的pH值为5.0,温度为50℃时,镀层生长良好,均匀细致平滑,镀层的显微硬度可达到950HV0.2,远高于普通纯镍镀层的硬度。     

电流密度对Ni-AlN仿生镀层耐磨性的影响

采用脉冲喷射电沉积法在40钢表面制备Ni-AlN纳米仿生镀层,通过ANSYS软件确定最佳微凹坑仿生结构参数,对不同电流密度制得的微凹坑状Ni-AlN纳米仿生镀层的微观形貌、组织结构、耐磨性进行研究。结果表明:微凹坑状仿生表面具有一定的减磨效果,最佳微凹坑结构参数是直径为200μm、间距为300μm。此外,随电流密度提高,镀层中AlN纳米粒子复合量先增后减,Ni晶粒尺寸先减后增,电流密度提高未影响镀层成分。电流密度为2 kA/m²时,AlN纳米粒子复合量最高,镀层表面组织致密,硬度最高,为806HV,摩擦因数最小,经磨损后仅产生多条较浅划痕,说明适宜的电流密度能显著提升Ni-AlN纳米仿生镀层耐磨性。     

YG20C硬质合金的SPS烧结工艺研究

采用正交试验优化YG20C硬质合金的SPS烧结工艺,研究烧结温度、烧结时间和烧结压力对材料性能的影响,并制备硬质合金。结果表明:YG20C硬质合金粉末经1 070℃×15 min×60 MPa最佳工艺烧结后,WC晶粒细小均匀地分布在Co基体上,致密度达到99.4%,硬度达到89.2HRA,比传统真空烧结提高2~3HRA。     

激光合成Ni65Al35掺杂钨精矿粉合金组织及性能研究

选用亚共晶Ni65Al35粉末,加入不同含量的钨精矿粉并压制成坯。利用激光引燃自蔓延烧结合成技术合成NiAl基复合材料。采用OM、XRD进行微观组织观察及结构分析,并进行硬度、耐磨性和耐蚀性能测试。结果表明:合成产物组织由针状晶和胞状晶组成;随钨精矿粉含量的增加,针状晶变得细小并逐渐转变为胞状晶;烧结合金产物物相由NiAl、Ni3Al、Ni4.22Al0.9、Ni17W3、Ni4W、Al2O3等组成。当钨精矿粉的质量分数为2%,合金硬度最高为654.7HK;耐磨性能最好,磨损率最低为0.31 mg/mm2;钨精矿粉的加入降低了烧结合金的耐蚀性能,减小了合金钝化区,钝化电位区间由1 500 mV缩短至1 100 mV。     

电流密度对Ni-TiN镀层微观组织及性能的影响

在45钢表面脉冲电沉积Ni-TiN镀层。利用原子吸收分光光度计(AAS)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计研究电流密度对Ni-TiN镀层TiN粒子含量、微观组织及显微硬度的影响。结果表明:随着电流密度的增加,镀层中TiN粒子的含量先增大后减少;当电流密度为7 A/dm2,TiN粒子含量达到最大值,为9.89%;电流密度为5~7 A/dm2,随着电流密度的增加,Ni-TiN镀层表面颗粒逐渐细化。Ni-TiN镀层的显微硬度随着电流密度的增大先增加后降低,电流密度为7 A/dm2时显微硬度达到最大值,为844.5HV。